施用沼液對苜蓿品質(zhì)及土壤相關(guān)理化性質(zhì)的影響

摘要：文章通過對照試驗，研究了沼液對苜蓿長勢、品質(zhì)及土壤肥效的影響。結(jié)果表明：施用沼液可促進(jìn)苜蓿生長，增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)。同時，施用沼液能夠改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤中的有機(jī)質(zhì)和N，K的含量，認(rèn)為沼液可以作為苜蓿生長的可利用灌溉資源，來進(jìn)行推廣。

關(guān)鍵詞：沼液；苜蓿；品質(zhì)；土壤

中圖分類號：x71文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-0432（2012）-10-0054-3

基金項目：住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項目（2011-K6-5）；內(nèi)蒙古自治區(qū)“草原英才”計劃（20102006）。

苜蓿學(xué)名：Medieago sativa Linn；英文名：Alfalfa；屬科名：豆科Leguminosae，為多年生草本[1]。苜蓿以“牧草之王”著稱，富含蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì)，是多種家畜喜食的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼草和能量飼草。它既可用于青飼，同時也被用來開發(fā)研制成產(chǎn)品，當(dāng)然這其中包括初級產(chǎn)品和進(jìn)一步深加工而成的產(chǎn)品[2]。沼液作為厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣后的殘余物之一，富含有機(jī)質(zhì)及N、P等大量營養(yǎng)成分，土地利用能改良土壤和促進(jìn)植物生長，大量的沼液直接排放，會引起河流的富營養(yǎng)化，造成水體的污染，故沼液的后處理問題已成為當(dāng)前沼氣生產(chǎn)廠家急需解決的問題[3]。為此本研究選用鄂爾多斯市傳祥垃圾處理廠沼液施用于苜蓿人工草地，探討不同施用量對苜蓿生長、品質(zhì)及土壤的影響，為沼液的安全利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點(diǎn)簡介

試驗設(shè)在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市垃圾處理廠實驗地，屬于溫帶大陸性干旱半干旱氣候區(qū)。該地區(qū)四季分明，冬季寒冷漫長，夏季溫?zé)岫虝海钭兓瘎×遥瑲鉁厝?、年變化較大，年均溫度6.4℃，極端最低氣溫為-30～-31℃（一月份），極端最高氣溫為36.5～36.7℃（七月份），≥10℃積溫2790℃以上，無霜期130～136天。太陽能豐富，年日照時數(shù)2957～3076h。年均太陽輻射總量為5730～5930MJ/m。降水少，不均且集中，變率大，強(qiáng)度大，年降水量呈單峰曲線，年平均降雨量326mm。7～9月降水量占全年降水量的60%～70%，并多以大雨和暴雨的形式出現(xiàn)，全年濕潤度為0.18～0.28。年蒸發(fā)量2470～2691ram，蒸發(fā)量是降水量的7～10倍。該地區(qū)風(fēng)多風(fēng)大，盛行西北風(fēng)，一年四季均有風(fēng)，但風(fēng)期集中在11月到第二年5月[4、5]。

1.2 試驗材料

供試草種為紫花苜蓿（Medicago sativa），供試沼液由鄂爾多斯市垃圾處理廠提供，沼液的理化成分和試驗地土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 供試沼液與供試土壤的化學(xué)成分

Tab 1 Chemical components of biogas slurry and physical and chemical characley of soil

1.3 試驗處理

試驗采用株高、根系相近的草苗，于2011年6月7日播種植株或播種，2011年9月28日刈割。試驗按所施用沼液比例不同設(shè)6個處理，其中T0為空白對照，T1為施無機(jī)肥對照，T2～T5為施用不同量沼液處理組，每個處理均占地8平方米，保持每個處理草的長勢相似。6個處理定植后都采用相同的基肥（即尿素0.0125kg·m2、磷酸二銨0.125kg·m2，氯化鉀0.0015kg·m2），6個處理定植后立即澆透水分，及時蓋上稻草或麥稈。T0只采用清水灌溉，不追肥，T1追肥采用無機(jī)肥，每次追肥施加尿素0.0125kg·m2、磷酸二銨0.125kg·m2，氯化鉀0.0015kg·m2；T2～T5追肥采用不同量的沼液，沼液施用遵循先少量后多量的原則。草類定植后，每隔10d澆灌一次，共追肥5次，追肥量由少到多，定植第10d、20d分別追施沼液2～3kg·m2；第30d、40d各追施沼液4～6kg·m2；第50d追施沼液8kg·m2，每次噴施在下午4點(diǎn)以后進(jìn)行，中午和下雨天不噴施。草類逢干澆水，如有病蟲害，可在早晨用新鮮石灰粉防治，其它田間管理措施嚴(yán)格按照草地或當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行。沼液追施10d后測定各處理中草的有關(guān)生理生化指標(biāo)，另外，6個處理除了沼液或無機(jī)肥施用方法不同外，其他條件都保持一致。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤成分測定 土壤養(yǎng)分的測定于2010年和2011年5月，用土鉆取0～20cm、20～40cm和40～60cm層土壤樣品，風(fēng)干過0.5mm篩，按常規(guī)分析方法測定。

1.4.2 草類生長測定 生物量的測定采用“收割法”；植株鮮重的測定采用重量法；植株的株高測定采用常規(guī)測定方法。

1.4.3 草類營養(yǎng)成分測定 可溶性糖測定的采用蒽酮比色法；可滴定酸的測定采用酸度計法；葉綠素的測定采用分光光度法。

2 實驗結(jié)果

2.1 對土壤相關(guān)理化性質(zhì)的影響

實驗表明，與未施肥的土壤相比，沼液施用能夠增加土壤中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)成分（銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀）的含量；相對于無機(jī)肥，沼液也能夠使得土壤中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)成分（銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀）的含量增加，沼液施用濃度越高，土壤中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)成分含量增加越多；不同濃度的沼液施用均能不同程度的改變土壤的酸堿性，使得土壤堿性降低，而土壤pH值是代表土壤酸性狀況直觀而簡便的化學(xué)指標(biāo)，表征了土壤的活性酸強(qiáng)度。土壤強(qiáng)堿性反應(yīng)時，能夠直接破壞對土壤中磷、鈣、鎂等元素的有效性，影響產(chǎn)量和品質(zhì)[6]。

2.2 不同灌溉水質(zhì)對苜蓿生長發(fā)育的影響

2.2.1 不同處理對苜蓿株高的影響

圖1 不同處理對苜蓿株高的影響

Fig.1 Effect of different irrigation treatments on plant height of alfalfa.

植物株高與光能的利用有密切的關(guān)系，植物通過光合作用合成碳水化合物，積累干物質(zhì)，積累量的大小直接反映在株高及產(chǎn)量積累等的動態(tài)變化上[7]。由圖1可知，追施不同濃度沼液處理后，苜蓿的株高產(chǎn)生了變化，與空白相比，在苜蓿的不同生長時期，無機(jī)肥施用與沼液施用均能不同程度的增加苜蓿株高，并且隨著沼液施用濃度增加，苜蓿株高增加量也隨之增加。在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，沼液施用與無機(jī)肥施用對苜蓿株高增加的影響特性有所差異，沼液施用對苜蓿生長的影響較為緩慢，而隨著無機(jī)肥的施用，苜蓿株高的變化對無機(jī)肥的施用更為敏感。

2.2.2 不同處理對苜蓿地上部生物量的影響

圖2 不同處理對苜蓿地上部生物量的影響

Fig.2 Effect of different irrigation treatments on above-ground fresh and dry weight of alfalfa

施用不同量的沼液，在定植初期對苜蓿的生長無顯著影響，但隨著時間的推移，其影響逐漸增大。與未施肥的土壤相比，施用沼液能夠增加苜蓿地上部分生物量；并隨著沼液施用濃度的增加，苜蓿地上部分生物量效果更加明顯，當(dāng)使用純沼液灌溉時，苜蓿地上部分生物量增加量最為顯著。

2.3 對苜蓿品質(zhì)的影響

表3 不同處理對苜蓿常規(guī)品質(zhì)的影響

Tab3 Effect of different treatments on general qualiy of alfalfa

2.3.1 對苜?？扇苄蕴呛康挠绊?可溶性糖含量越高，植物在逆境下植物細(xì)胞失水的可能性越小，成活的可能性越大，也就是抗性提高[8]。不同灌溉水質(zhì)處理對苜?？扇苄蕴堑挠绊懖煌ū?）。刈割后，可溶性糖含量依次為：B>F>E>C>D>A，平均值為29.27mg/g，無機(jī)肥可溶性糖含量顯著高于其他處理，其次為純沼液處理32.66mg/g，清水處理最低。

2.3.2 對葉綠素含量的影響 葉片中的葉綠素與植物光合能力密切相關(guān)，其含量高低直接反映植物的營養(yǎng)和生長狀況[9]。由表3可知，不同處理對苜蓿葉綠素的影響無明顯規(guī)律。刈割后，葉綠素含量依次為：D>C>E>A>F>B， 當(dāng)沼液與水配比為1：1（即沼液濃度為80%），葉綠素含量顯著高于其他處理，無機(jī)肥處理最低。

2.3.3 對可滴定酸和苜蓿粗灰分的影響 不同灌溉處理對可滴定酸和苜蓿粗灰分的影響見表2。由表我們可以得到，純沼液處理苜蓿體內(nèi)的可滴定酸和粗灰分含量顯著高于其他處理，全清水處理最低，并且無機(jī)肥和純沼液處理對可滴定酸和苜蓿粗灰分的影響最為突出。

3 小結(jié)與討論

3.1 對土壤理化性質(zhì)的影響

從實驗結(jié)果來看，與未施肥及施用無機(jī)肥的土壤相比，在施用沼液的土壤，營養(yǎng)成分（銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀）的含量增加，沼液施用濃度越高，土壤中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)成分含量增加越多，總體上都是呈增加趨勢。

3.2 對苜蓿生長與養(yǎng)分吸收的影響

大量研究表明沼液灌溉對植物具有促進(jìn)生長，提高產(chǎn)量的作用，但隨著苜蓿生長期的延長，沼液濃度的增加對株高的促進(jìn)作用逐漸增強(qiáng)，試驗結(jié)果與前人研究一致。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是，沼液中的營養(yǎng)物質(zhì)可以滿足苜蓿生長發(fā)育的需要，促進(jìn)其生長，同時，本研究結(jié)果表明在與未施肥的土壤相比，沼液施用能夠增加苜蓿地上部分生物量；隨著沼液施用濃度的增加，苜蓿地上部分生物量效果更加明顯，當(dāng)使用純沼液灌溉時，苜蓿地上部分生物量增加量最為顯著。

3.3 對苜蓿品質(zhì)的影響

沼液施用能夠一定程度上增加苜蓿中可溶性糖、可滴定酸、葉綠素和灰分含量。低濃度沼液施用對苜蓿中可溶性糖、可滴定酸、葉綠素和灰分含量增加的濃度有限。當(dāng)沼液與水配比為1：1（即沼液濃度為80%）和采用純沼液灌溉時，苜蓿中可溶性糖、可滴定酸、葉綠素和灰分含量增加值跟施用無機(jī)肥時相當(dāng)。施用沼液的濃度變化對苜蓿中可溶性糖含量的影響較大。

綜上所述，作者認(rèn)為沼液在鹽分，重金屬等指標(biāo)不超標(biāo)的條件下，可以作為是苜蓿生長的可利用灌溉資源，能夠改善土壤的理化性質(zhì)，提高作物的品質(zhì)及產(chǎn)量。本研究為沼液的農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供了一定的參考依據(jù)，由于僅是一個短期的影響試驗，其長期效應(yīng)仍需進(jìn)一步深入研究。

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作者簡介：劉喜龍（1984-），男，內(nèi)蒙古人，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市東勝區(qū)傳祥垃圾處理研究所初級工程師，碩士，從事城市廢棄物處置與利用及沼液的安全利用工作。